OFweek激光网讯：激光作为20世纪科学界的一项伟大而重要的发明,由于激光具有单色性,相干性,方向性等特点,并具有非常高的单光子辐射能量,在大气传输的过程中不容易发生绕射,因此在军事、航天、工业和环境等众多方面得以广泛的应用。激光技术最早的应用领域之一就是目标探测和距离测量。
激光雷达是激光探测与测距(Laser Detection and Ranging, LADAR)是利用激光光波特性,结合扫描和计算机信号处理技术,发射波和回波进行测距、定位和成像,对目标物体特性进行探测。激光雷达技术是一门复杂的系统科学,他结合并了物理学、统计学、激光原理技术、光学工程、信息处理技术、计算机科学、机械和工程应用科学等学科特性,在航空航天、军事、气象、医疗等国民经济生活中得以广泛的应用。
受微波雷达的启发,激光雷达无论在原理和设计思想,还是结构设计上均与雷达(无线电探测与定位Radio Detection And Ranging, RADAR)十分相似。然而相对于传统的雷达而言,激光雷达的探测源使用激光,是激光雷达与使用无线电信号的传统雷达的最本质区别。由于激光具有极佳的方向性和聚能特性,极窄的探测束在传输时能实现较高的角分辨率和距离分辨率,这是激光测距成像的优点,除此之外,在波长上,激光比微波或者毫米波要小几个数量级,因此在激光源的发射系统和回波接收系统的结构设计中,激光雷达的结构更加精简和实用。
作为激光雷达技术的一个重要分支,激光三维成像技术可用于探测目标外部特征,并在军用车辆,飞机上得以实际的应用,得到世界各国军方的重视和认可。激光三维成像可以探测并显示出目标物体的外形轮廓等信息,并可以结合图像处理技术,GPS技术,模式识别技术,最终实现目标物体位置和外部细节。与传统的二维遥感,图像摄影技术相比,能够更加真实细致的反应目标物的特征,因此激光成像拥有极大的发展前景。
在激光三维成像系统中,激光测距是激光成像系统的基础功能,测量量程和测量精度是激光测距最重要的两个因素。其中测量距离受大气环境,激光源种类,光学准直系统多方面原因影响,而测距精确度主要受到激光发射系统和接受系统两性能影响。
同时,由于使用激光技术进行的检测具有快速性、非接触和非破坏性等特点,三维成像激光雷达使用在现代城市三维建模、数字水利、森林探测等领域,扩大了现代工农业生产、医学和生命科学、海洋开发等的应用,产生了可观的经济效益。三维成像激光雷达和各种光电系统作为新兴战略性产业,正在蓬勃发展。
激光雷达有非成像和成像之分。激光成像雷达的关键技术包括,高质量可控制的激光发射源,激光回波信号接收技术,二维或三维扫描技术,图像处理及目标识别算法。国外激光成像雷达技术方面的研究比较早,在机器人自动导航、目标识别等系统中得到了应用。我国近些年也开始进行这方面的研究,在机器人视觉、车辆导航等方面开始应用。现在,这些研究大都局限于近距离机器人视觉,较远距离的激光成像雷达导航、避障等应用研究处于起步阶段。在激光成像雷达四项关键技术中,前三项属于硬件技术,均不同程度地得到解决,第四项技术属于软件技术,目前成为最关键的技术。 |
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